Fat-Uerj: Introdução à computação

Profa Pryscilla Pires

Aula 1:Apresentação da disciplina

Uma breve história da computação

Apresentação da disciplina

● UNIDADE: Faculdade de Tecnologia● DEPARTAMENTO: Matemática, Física e

Computação● DISCIPLINA: INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO● MODALIDADE: presencial● STATUS: obrigatória● CARGA HORÁRIA: 60 horas● TIPO DE APROVAÇÃO: frequência e nota● Frequência: minímo de 75%● Aprovação direta: nota >=7,0. Prova Final (PF)>=4,0

Objetivos

● OBJETIVO(S): Capacitar o aluno a elaborar algoritmos estruturados, codificar, testar e utilizar programas simples em uma linguagem computacional.

Ementa

● EMENTA: Conceitos básicos de organização e arquitetura de computadores. Evolução e desempenho do computador. O sistema de computação: componentes, função, e estrutura de interconexão em um computador. Conceitos fundamentais de lógica matemática e circuitos, estrutura de dados e algoritmo. Introdução à linguagem de programação estruturada FORTRAN. Instruções seqüenciais, decisões, repetições; entrada e saída de dados; procedimentos/funções/sub-rotinas/módulos; variáveis estruturadas. Desenvolvimento e documentação de programas. Aplicações.

Organização e estrutura de computadores

● A organização e estrutura de computadores foca no modo como ocorre a organização interna dos componentes de um computador (ex.: processador, memória, dispositivos de E/S), no que tange à tecnologia utilizada, suas características e como ocorre a comunicação entre esses componentes.

● Devemos entender a evolução da arquitetura de computadores e seu modo de funcionamento.

●Por que surgiu a computação?

● A computação surgiu da idéia de auxiliar o homem nos trabalhos rotineiros e repetitivos: cálculos e gerenciamento. É uma ferramenta útil e necessária.

● Vantagens:● Rapidez de execução;● Confiabilidade dos resultados obtidos - precisão;● Grande capacidade de armazenamento de

informações.

História da computação

● O computador se desenvolveu paralelamente à necessidade crescente de cálculos rápidos e exatos da humanidade.

● Primeiro instrumento de cálculo que o homem utilizou foram seus próprios dedos.

● Há cerca de 2.500 anos, o ÁBACO surgiu.

Auxílio mecânico para os cálculos

Auxílio mecânico para os cálculos - 1642

A máquina era constituída de engrenagens mecânicas e utilizava o sistema decimal para os seus cálculos de maneira que quando um disco ultrapassava o valor 9,retornava ao 0 e aumentava uma unidade no disco imediatamente superior.

De Blaise Pascal

Auxílios Mecânicos Automáticos

● Os dados do censo (que ocorre a cada 10 anos) de 1880 dos EUA levou quase 8 anos para ser processado.

● Temia-se que os dados do censo de 1890 não estivessem processados em 1900.

● Herman Hollerith (estatístico) foi encarregado pela Agência Estatística dos EUA de desenvolver uma técnica para acelerar o processamento dos dados do censo.

Auxílios Mecânicos Automáticos

● Os dados eram perfurados em cartões que podiam ser classificados por meio de pinos que passavam pelos furos.

O processamento dos dados do Censo demorou somente 3 anos.

Hollerith criou uma empresa chamada “TabulatingMachine Company” - 1924 InternationalBusiness Machines Corporation – IBM.

Computadores analógicos x digitais● Analógicos não trabalham com números nem com

símbolos que representam os números (eles procuram fazer analogia entre quantidades, ex. pesos, quantidade de elementos, níveis de tensão, pressões hidráulicas).

● A programação é feita diretamente no hardware (ex.: engrenagens, roldanas).

● Exemplos de variáveis utilizadas em computadores analógicos são: a intensidade de uma corrente elétrica em um resistor, o ângulo de giro de uma engrenagem, o nível de água em um recipiente.

Computadores analógicos x digitais

● Os computadores digitais resolvem problemas realizando operações diretamente com números, realizando cálculos e tratando cada número, dígito por dígito.

● Um computador digital é uma máquina projetada para armazenar e manipular informações representadas apenas por algarismos ou dígitos, que só podem assumir dois valores distintos, 0 e 1.

Evolução tecnológica

● Houve uma grande evolução desde o surgimento do computador analógico até o desenvolvimento do computador digital.

● Descoberta de novos materiais e dispositivos.

Gerações de computadores

● Geração zero: computadores mecânicos (1642-1945)

Essencialmente analógicos, construídos a partir de engrenagens mecânicas e eletromecânicas, operavam em baixa velocidade e eram destinados a resolver problemas específicos. Ex: a máquina de Pascal e a máquina das diferenças de Babbage.

Gerações de computadores

● Primeira geração: válvulas (1945-1955): Segunda Guerra Mundial foi o marco do surgimento da computação moderna.

● Substituição dos componentes mecânicos utilizados até então nos computadores analógicos, possibilitando o surgimento dos computadores digitais.

● Passou a se usar: relés, os capacitores e as válvulas.

Gerações de computadores

● Primeira geração: válvulas (1945-1955): ● A entrada de dados, instruções, e memória

temporária: através de cartões perfurados.● Funcionamento baseado em válvulas (cuja função

básica era controlar o fluxo da corrente, amplificando a tensão que recebe de entrada).

● As válvulas queimavam depois de um tempo de uso.

● Esses computadores ocupavam muito espaço, seu processamento era lento e o consumo de energia elevado.

Gerações de computadores

● Primeira geração: válvulas (1945-1955):

Primeiros computadores (eletrônicos) a utilizarem válvulas:

● a) ENIAC, na Universidade da Pennsylvania;● b) IBM 603, 604, 701 e SSEC;● c) EDSAC, na Universidade de Cambridge;● d) UNIVAC I, de Eckert e Mauchly.

Eniaca) 3 anos para ser construído;b) funcionava com aprox. 19.000 válvulas;c) consumia 200 quilowatts;d) pesava 30 toneladas;e) tinha altura de 5,5m;f) seu comprimento era de 25 m;g) tinha o tamanho de 150 m².

A finalidade do ENIAC era o cálculo de tabelas de balística para o exército americano. Base decimal e sua programação envolvia a configuração de diversos cabos e chaves, podendo levar vários dias.

IBM 704: foi criada a 1 linguagem de programaçao: FORTRAN

Segunda geração: transistores (1955-1965)

● A válvula foi substituída pelo transistor.● Redução do volume dos computadores e

aumento da sua capacidade de armazenamento.

● A função básica do transistor em circuitos componentes de um computador é o de um interruptor eletrônico para executar operações lógicas.

● John Von Neumann propos o modelo de computador utilizado até os dias de hoje, composto de: memória, unidade de processamento (Unidade de Controle, Unidade Lógica e Aritmética) e dispositivos de entrada e saída.

● Processamento baseado em aritmética binária, ao invés de decimal.

Segunda geração: transistores (1955-1965)

Terceira geração: circuitos integrados(1965-1980)

● Circuitos integrados (CI): dispositivos que incorporam inúmeros transistores e outros componentes eletrônicos em formato de miniaturas em um único encapsulamento.

● Vantagens:● Muito menores (equipamento mais compacto

e mais rápido pela proximidade dos circuitos); ● baixo consumo de energia e de fabricação.

Terceira geração

Quarta geração: microprocessadores(1970 - atual)

● A INTEL Corporation lançou no mercado um tipo novo de circuito integrado: o microprocessador.

● Os microprocessadores concentravam todos os componentes principais de um computador: Unidade Central de Processamento; controladores de memória e de entrada e saída.

Futuro

● Surgimento da nanotecnologia.● Computadores ópticos: em que feixes de luz

poderão se cruzar em um cubo óptico, transportando informação digital.

● Os computadores quânticos: nesse tipo de computador, são os átomos que desempenham o papel dos transistores. Ao contrário dos clássicos bits digitais (0 e 1), as menores unidades de informação de um computador quântico podem assumir qualquer valor entre zero e um.

Componentes básicos de um sistema computacional

Componentes básicos de um sistemacomputacional

● Software e Hardware

● Um ou mais algoritmos compõem um software.

● Algoritmo é um conjunto de regras expressas por uma sequência lógica e finita de instruções.

Elementos do sistema computacional

Hardware: dispositivos de entrada e saída (ex.: monitor, teclado, impressora, webcam), dispositivos de armazenamento (ex. memória volátil e permanente), processador, assim como todo o conjunto de elementos materiais que compõem um computador.